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Paléontologie

La grande extinction de la limite Crétacé-Paléogène causée par des éruptions volcaniques ou par une chute de météorite ?

Pourquoi les dinosaures non aviens et beaucoup d’autres espèces ont-ils disparu il y a 66 millions d’années ? On a beaucoup parlé de la météorite qui s’est écrasée sur le golfe du Mexique et la péninsule du Yucatan, et qui a creusé le cratère de Chicxulub. Il y a un consensus, autant dans la communauté scientifique qu’au sein du grand public, pour la désigner comme la responsable de cette crise, mais on parle beaucoup moins des trapps du Deccan, qui sont également un suspect potentiel.

D’abord, il faudrait définir ce qu’est exactement la limite entre le Crétacé et le Paléogène. La seconde période s’étend de 66 à 23,03 Ma et comprend le Paléocène, l’Éocène et l’Oligocène. C’est le début de ce qu’on appelait autrefois le Tertiaire. Évidemment, il n’est pas possible de dater précisément la disparition des dinosaures, étant donné la rareté des fossiles. On utilise plutôt des microfossiles de plancton, dont les foraminifères qui ont été très affectés par la crise. Ce sont des animaux unicellulaires à coquille de calcaire. La limite K-Pg a été définie grâce à eux et à d’autres fossiles dans les sédiments d’El Kef en Tunisie. On y voit l’extinction des foraminifères et des signes de perturbation de l’environnement. Initialement, ces sédiments sont des marnes, des roches constituées de calcaire et d’argiles. À la limite K-Pg, les calcaires disparaissent brusquement et il reste une couche millimétrique d’argiles avec une anomalie en iridium et des sphérules de verre. L’iridium provient de la météorite et les sphérules sont des gouttes de roches fondues éjectées lors de l’impact. Le calcaire refait progressivement son apparition au-dessus de cette couche d’argile. Quelques autres sites semblables existent ailleurs dans le monde, dont celui de Bidart en France, sur la côte basque, et ceux de Caravaca et de Zumaya en Espagne.

Anomalie gravimétrique révélant le cratère de Chicxulub.
U.S. Geological Survey.

Ainsi, la thèse de l’impact étant ainsi étayée, mais ce n’est pas une raison de rejeter celle des trapps du Deccan. On connaît les effets dévastateurs que les éruptions volcaniques peuvent avoir. Il faut prendre comme exemple un volcan émettant des laves basaltiques. La plus importante éruption que l’on connaisse est celle du Laki en Islande. Elle a duré neuf mois, du 8 juin 1783 au 7 février 1784. Une fissure de 25 km de longueur s’est ouverte, où l’on a dénombré 115 cratères. Ils ont émis 15 km³ de lave qui ont recouvert une surface de 565 km², ainsi que 122 mégatonnes de dioxyde de soufre SO₂. Ce gaz se transforme au contact de l’eau atmosphérique en gouttelettes d’acide sulfurique H₂SO₄ qui font obstacle au rayonnement solaire et entraînent un refroidissement de la basse atmosphère. Il a provoqué une absence d’été dans toute l’Europe, de mauvaises récoltes et une surmortalité évaluée à 200 000 personnes. En Islande, dix mille personnes ont été tuées, soit un quart de la population. Au sujet des trapps du Deccan, je me base sur une étude d’A.-L. Chenet, V. Courtillot et al. publiée en plusieurs articles à la fin des années 2000, qui fait un large usage du paléomagnétisme. Ces auteurs ont discerné 30 épisodes éruptifs majeurs ayant émis chacun entre 800 et 16 000 km³ de lave, ainsi que des dizaines gigatonnes de dioxyde de soufre. Les flux sont supérieurs à ceux du Laki et ils s’étalent sur des périodes estimées, pour chaque épisode, de dix ans à un siècle. La présence d’acide sulfurique dans l’atmosphère a dû provoquer des pluies acides qui ont acidifié les mers et les océans. Il s’en est suivi une dissolution des carbonates fatale aux organismes à coquille en calcaire. Une autre conséquence des éruptions a été le rejet de dioxyde de carbone dans l’atmosphère, entre 10 et 220 gigatonnes par épisode. Les refroidissements causés par les gouttelettes d’acide sulfurique ont été suivis par des réchauffements plus durables, dus à ces rejets de CO₂. L’impact de Chicxulub a aussi pu émettre du SO₂ dans l’atmosphère, mais pas de CO₂.

Gerta Keller, Deccan volcanism, the Chicxulub impact, and the end-Cretaceous
mass extinction: Coincidence? Cause and effect?, The Geological Society of America, Special Paper 505, 2014

Ces épisodes éruptifs ont été séparés par des périodes de quiescence, durant lesquelles il n’y a pas eu d’éruption. On sait que les éruptions ont duré environ 750 000 ans mais elles se concentrent sur trois phases. La crise de la fin du Crétacé s’est produite durant la seconde phase, qui était la plus importante. On constate une élévation de température de 4 °C dans les océans et de 8 °C sur les continents, imputable au CO₂. Le déroulement de la crise est visible en Inde, notamment dans les carrières de Rajahmundri. Elles se trouvent dans la province de l’Andra-Pradesh, du côté du golfe du Bengale (voir la carte de Gerta Keller). D’énormes coulées de lave, en provenance des trapps situées plus au nord-ouest, ont atteint cette région durant la phase 2 puis la phase 3, Entre ces deux phases, séparées de peut-être 300 000 années, des sédiments ont été déposés par la mer (mudstone dolomitique, argile silteuse). Ils comportent les tout premiers fossiles de foraminifères planctoniques du Paléocène, dont l’opportuniste Guembelitria cretacea. Non content de survivre à la crise, il s’est développé de manière invasive. À 75 km à l’est de Rajahmundri, dans le bassin de Krishna-Godavari, des forages ont été effectués par une compagnie pétrolière. Quatre mégacoulées de lave sont séparées par 5 à 15 m de sédiments, dans lesquels on peut voir non seulement la disparition des espèces de foraminifères planctoniques, mais aussi la dissolution des carbonates due à l’acidification de l’eau. Cet effet est également observable sur le site de Bidart.

Je ne peux pas présenter tous les arguments en faveur de la météorite de Chicxulub et des trapps du Deccan, Puisqu’ils sont difficilement réfutables, l’idée d’une coïncidence entre les deux catastrophes commence à se répandre. Mais comme les scientifiques n’aiment pas beaucoup l’idée qu’un tel hasard puisse se produire, certains ont supposé que l’impact de la météorite aurait déclenché des éruptions, grâce aux ondes sismiques qu’il a créées. Cela ne semble pas impossible. Au Japon, en 1707, le grand tremblement de terre de Hoei a été suivi 49 jours plus tard par une éruption du mont Fuji. Des expériences menées en 2015 par Atsuko Namiki ont tenté d’expliquer ce phénomène. Cependant, on ne voit pas très bien comment le « secouage » de la Terre par l’impact de Chixculub aurait pu provoquer une succession d’éruptions étalées sur plusieurs millénaires. Comme je l’ai dit, il n’y a pas eu qu’un seul épisode éruptif.

Et si c’était vraiment une simple coïncidence entre deux catastrophes de nature très différente ? Les effets de l’impact de Chixculub ont été violents mais brefs. Les poussières éjectées auraient provoqué une nuit totale pendant un à six mois, puis un refroidissement d’un ou deux ans. Ceux des éruptions du Deccan ont été moins spectaculaires mais ont affecté l’environnement beaucoup plus longuement, durant quelques siècles ou millénaires pour chaque épisode volcanique.

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